RLC电路暂态特性研究.ppt

RLC电路暂态特性研究,实验原理,RLC电路的暂态过程就是当电源接通或断开的瞬间(通常只有几个毫秒甚至几个微秒)，电路中的电流或电压非稳定的变化过程，即形成电路充电或放电的瞬间变化过程。这瞬态变化快慢是由电路内各元件量值和特性决定的，描述瞬态变化快慢的特性参数就是放电电路的时间常量或半衰期。暂态过程研究牵涉到物理学的许多领域，在电子技术中得到广泛的应用。,1RC串联电路,当电键合向“1”时，电源E通过R对电容C充电，直到电容两端电压等于E；在电容充电后，把电键合向“2”，电容C将通过R放电。,充电时,放电时,初始条件：充电时 t=0，Uc=0；放电时 t=0，Uc=E。由此得方程（1）的解为,(1),充电过程,放电过程,UC、UR均按指数规律变化。,充电时电容器上电压UC是按指数逐渐上升，UR按指数逐渐减小。而放电时UC则按指数逐渐减小，UR 反向，按指数逐渐减小。,单位为秒。它反映了电压按指数函数变化的快慢，即电路中暂态过程的快慢。,当放电时UC从E减少到,，,相应的时间.,半衰期,时间常数,2RLC串联电路,当K与1接通时，电源E对电容器C充电，充到电容两端电压UC等于E时，将K与2接通，则电容器在闭合的RLC回路放电。,此方程的解可分为以下三种情况：,(1)欠阻尼状态,只讨论放电过程，电容两端电压UC,时间常数,此电路的各物理量均呈现振荡特性 UC的振幅按指数衰减，它随时间的变化如图所示，欠阻尼振荡状态。为振荡角频率,实际上不但电容和电感本身都有电阻，而且回路中也存在回路电阻，这些电阻是会对电路产生影响的电阻R的作用是加上阻尼项，使振荡幅度呈指数衰减，衰减的快慢由时间常数决定,(2)临界阻尼状态，,，,是欠阻尼振荡刚刚不出现振荡的过渡状态，电路中各物理量的变化过程不再具有周期性。,(3)过阻尼状态，,此时为阻尼较大的情况，此电路的各物理量也不再具有周期性变化的规律，而是缓慢地趋向平衡值。,实验中用方波发生器代替了直流电源和电键。用示波器观察电容器的波形，在方波电压值为U0的半个周期时间内，电源对电容器C充电，而在方波电压为零的半个周期内，电容器内电荷通过电阻R放电。充放电过程如图所示。,1RC电路暂态过程的观测,（1）把方波信号发生器、电阻R=04.7K、电容C=0.1F，示波器按图接线。（2）调节可调电阻R，观察VC 和VR的波形。（3）记录电阻R=1K、电容C=0.1F，VC 和VR的波形(4)测量半衰期T1/2，求出的实验值，并与理论值=RC进行比较,2RLC电路暂态过程的观测,（1）按图接线,电阻取04.7K，电容取0.1F，L取0.01H，调节可调电阻，观测三种阻尼状态电容上Vc的波形。,（2）电阻取47，电容取0.1F，L取0.01H，用示波器观察、测量并描绘放电时欠阻尼过程电容上Vc的波形（3）从示波器上测量阻尼振荡时任意两个同一侧的振幅值VC1、VC2及其对应的时间t1、t2，计算时间常数并与理论值比较,思考题1,1RC电路（1）用坐标纸绘制RC电路充放电时VC 和VR的波形。（2）计算 和，作百分差比较。,数据处理,2RLC电路（1）用坐标纸绘制RLC电路放电时VC 的波形。（2）计算 和，作百分差比较。,1RC电路,2RLC电路,1RC电路,2RLC电路,计算,